JPH06117651A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、冷媒を加熱する時の圧力上昇を利
用して、熱を暖房などに利用する熱搬送装置に関するも
ので、弁体が自重により閉止する第１逆止弁を用いて、
減圧開始遅れ時間を無くすることにより開閉周期を短縮
し、熱搬送量の大能力化を目的とする。 【構成】 冷媒加熱器２の上方に配置されて冷媒加熱器
２と連通する気液セパレータ１と、開閉弁８および第１
逆止弁２１を介して前記気液セパレータ１と連通する受
液器５を有する熱搬送部１８と、前記気液セパレータ
１、放熱器１０、第２逆止弁１２および前記受液器５を
順次接続した環状の循環路１９と、前記第１逆止弁２１
と前記受液器５をＵ型の配管２０で接続するとともに前
記第１逆止弁２１の他方を前記気液セパレータ１の下部
に接続し、かつ前記第１逆止弁２１の弁体は自重により
閉止する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒を加熱する時の圧
力上昇を利用して、熱を暖房などに利用する熱搬送装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱搬送装置は、例えば特開平３−
５１６３１号公報に示されるように、図４のような構成
になっている。

【０００３】すなわち、気液セパレータ１は、冷媒加熱
器２の上方に配置されるとともに冷媒加熱器２の入口管
３と冷媒加熱器２の出口管４とで冷媒加熱器２と連結さ
れ、環状の管路を構成している。また、受液器５は気液
セパレータ１の上方に配置され、第１逆止弁６を有する
落込み管７で下方にある気液セパレータ１へ接続され、
さらに開閉弁８を有する均圧管９により出口管４を介し
て気液セパレータ１に接続されている。気液セパレータ
１と利用側として室内側に配置される放熱器１０は、ガ
ス冷媒往き管１１で接続され、放熱器１０と受液器５
は、第２逆止弁１２を有する液冷媒戻り管１３で接続さ
れている。以上のように、気液セパレータ１，放熱器１
０，第２逆止弁１２，受液器５，第１逆止弁６は順次配
管接続された環状の循環路を形成している。１４は冷媒
加熱器２の出口管４に設けた温度検知器であり、１５は
温度検知器１４の検知する温度により、開閉弁８の開閉
時間を制御する制御装置である。１６は冷媒加熱器２に
設けたバーナであり、このバーナ１６により冷媒を加熱
する。１７は放熱器１０に設けた送風機である。第１逆
止弁６は、冷媒回路で一般に用いられる圧力差により生
じる流れで開閉動作を行う型式であり、受液器８が気液
セパレータ１より低圧力の時開き、高圧力の時は閉止す
る。

【０００４】上記構成において、その動作を以下に説明
する。冷媒加熱器２において、バーナ１６の燃焼熱で加
熱された冷媒は、ガスと液の２相状態で出口管４を通
り、気液セパレータ１へ流入し、液冷媒は入口管３から
再び冷媒加熱器２に流入する。一方、気液セパレータ１
へ流入した２相状態の冷媒のうちガス冷媒は、ガス冷媒
往き管１１から放熱器１０へ入り、送風機１７で送られ
た室内空気と熱交換し、放熱凝縮し過冷却液化する。

【０００５】ここで、開閉弁８が閉のときには、放熱器
１０で凝縮液化した過冷却液冷媒は、液冷媒戻り管１３
から第２逆止弁１２を介して、ガス冷媒を凝縮させるこ
とにより受液器５内へ流入する。このとき受液器５内の
圧力は気液セパレータ１内の圧力より低くなっているた
め、第１逆止弁６は閉状態となる。この状態で、開閉弁
８を開とすると、受液器５と気液セパレータ１とは均圧
管９により連通して均圧状態となり、受液器５内の液冷
媒は重力により第１逆止弁６を通り気液セパレータ１内
へ流入する。

【０００６】次に、開閉弁８を再び閉にすると、受液器
８内のガス冷媒が凝縮するためこの受液器８内は気液セ
パレータ１より低圧となり、第１逆止弁６は閉状態にな
る。そして、受液器５内へ放熱器１０の凝縮過冷却した
液冷媒が受液器５内の急減圧により吸引され、受液器５
が液冷媒で満たされるサイクルを繰り返す。このよう
に、気液セパレータ１と冷媒加熱器２間は蒸発した冷媒
圧による自然循環サイクルであり、受液器５から気液セ
パレータ１および冷媒加熱器２への液冷媒の供給は開閉
弁８の開閉周期による間欠動作サイクルである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
て、冷媒加熱による熱搬送を行なうため開閉弁８の開閉
動作周期の設定には、図５に示すように受液器５での減
圧開始遅れ時間Ｔ_l を考慮する必要があった。即ち、開
閉弁８が開状態から閉状態に切替った時間ｔ₁ から時間
Ｔ_l だけ遅れて受液器５内の減圧が発生し、減圧時間Ｔ
_r で受液器５内が液冷媒で満たされ減圧が完了する。こ
の減圧開始遅れ時間Ｔ_l は主に受液器５の容器の熱容量
と第１逆止弁の閉止動作遅れに起因するものである。ま
た減圧時間Ｔ_r は空となった受液器５内へ液冷媒が流入
し終るまでの時間であり、受液器５の内容積および放熱
器１０から受液器５までの流路抵抗により定まる。さら
に開時間Ｔ_ONは満液となった受液器５から気液セパレー
タ１へ液冷媒が落し込まれるのに要する時間であり、受
液器５の内容積および均圧管９と落込み管７および第１
逆止弁の流路抵抗により定まる。

【０００８】このように開閉弁８の開閉周期Ｔ_S は開時
間Ｔ_ONと閉時間Ｔ_OFF の和（Ｔ_S ＝Ｔ_ON＋Ｔ_OFF ）であ
り、さらに閉時間Ｔ_OFF は減圧開始遅れ時間Ｔ_l と減圧
時間Ｔ_r の和（Ｔ_OFF ＝Ｔ_l ＋Ｔ_r ）である。この減圧
開始遅れ時間Ｔ_l が比較的大きいために閉時間Ｔ_OFF の
短縮に制約が生じ、開閉周期Ｔ_S が長目に設定せざるを
得ない状況となり、熱搬送量（暖房に利用の場合は暖房
能力）の大能力化に制約があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、落し
込み時間を短くすることにより開閉周期を短縮し、熱搬
送量の大能力化を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、冷媒加熱器、この冷媒加熱器の上方に配置
され、入口管と出口管とで冷媒加熱器と連通する気液セ
パレータ、開閉弁および第１逆止弁を介して前記気液セ
パレータの上方に配置した受液器を有する熱搬送部と、
前記気液セパレータ，放熱器，第２逆止弁および前記受
液器を順次接続した環状の循環路と、前記第１逆止弁と
前記受液器をＵ型の配管で接続するとともに前記第１逆
止弁の他方を前記気液セパレータの下部に接続し、かつ
前記第１逆止弁の弁体は自重により閉止する構成として
いる。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、開閉弁の閉成時に
は第１逆止弁の弁体が自重によりただちに閉止すること
により受液器が閉塞状態となり、受液器内のガス冷媒が
少しの凝縮により受液器内の圧力を低下させ、過冷却冷
媒の吸引を始めるきっかけを早める。このため、吸引さ
れた過冷却液冷媒によるガス冷媒の凝縮により受液器内
の減圧が減圧開始遅れ時間なしに発生し、開閉弁の閉成
と同時に液冷媒が受液器内に一気に吸引される。

【００１２】このように減圧開始遅れ時間を無くすこと
により、開閉弁の閉時間を大幅に短縮して開閉周期を小
さくし、単位時間当りの受液器の吸引・落込み回数を増
大させて冷媒循環量を増大可能とし、冷媒加熱量の増大
させることにより熱搬送量（暖房に利用の場合は暖房能
力）の大能力化を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図１で説明する。

【００１４】図１において、図３と同一符号は同一部材
を示し同一機能を有しているので詳細な説明は省略し、
異なる点を中心に説明する。

【００１５】１８は、バーナ１６を有する冷媒加熱器２
と気液セパレータ１を環状管路に接続し、前記気液セパ
レータ１の上方に設けた受液器５を、落込み管７からＵ
型の配管２０に第１逆止弁２１を有する管路と、開閉弁
８を有する均圧管９の管路とで前記環状管路に接続した
熱搬送部である。１９は気液セパレータ１，放熱器１
０，第２逆止弁１２，受液器５を順次配管接続した環状
の循環路である。第１逆止弁２１は、図２にその実施例
を示すように、保持パイプ２２と弁座部２３と弁体２４
で構成している。保持パイプ２２はＵ型の配管と気液セ
パレータ１にロー付け等で冷媒が漏れ無く接続し内部に
弁座部２３をコーキング等で保持している。弁体２４は
弁座部２３の上方に弁座部２３の弁座に対向して配置
し、自由に摺動するとともに弁体２４の比重は冷媒より
も大きく設計されている。このため、弁体２４は受液器
５から気液セパレータに冷媒が流れる時は弁座部２３か
ら離れて開口するが、冷媒の流れが止まると直ちに弁体
２４は弁座部２３と当接し第１逆止弁２１は閉止する。

【００１６】２５はバーナ１６の燃焼量を可変する燃焼
量可変装置、２６は開閉弁８，温度検知器１４，燃焼量
可変装置２５に電気的に接続された制御装置である。

【００１７】上記構成において、開閉弁８の開閉動作と
バーナ１６での燃焼、送風機１７の運転により冷媒加熱
による熱搬送の暖房を行なう。

【００１８】ここで、開閉弁８が閉状態の時には、放熱
器１０で凝縮液化した過冷却液冷媒が、液冷媒戻り管１
３から第２逆止弁１２を介して、受液器５のガス冷媒を
凝縮させることにより受液器５内へ流入する。開閉弁８
の閉成時以前に、受液器５から気液セパレータ１への冷
媒の流れは停止する。この流れの停止（受液器５と気液
セパレータ１の圧力差が無し）と同時に、第１逆止弁２
１の弁体２４が自重によりただちに閉止することにより
受液器５が閉塞状態となり、受液器５内のガス冷媒が少
しの凝縮によって受液器５内の圧力を低下させ、過冷却
冷媒の吸引させ始めるきっかけを早める。このため、吸
引された過冷却液冷媒によるガス冷媒の凝縮により受液
器５内の減圧が減圧開始遅れ時間なしに発生し、開閉弁
８の閉成と同時に液冷媒が受液器５内に一気に吸引され
る。この受液器５内が液冷媒で満液状態になってから開
閉弁８を開とすると、受液器５と気液セパレータ１とは
均圧管９により連通して均圧状態となり、受液器５内の
液冷媒は重力により第１逆止弁６を通り気液セパレータ
１内へ流入する。この時、受液器５の液冷媒と置換する
気液セパレータ１のガス冷媒は、均圧管９から開閉弁８
を通り受液器５へと流れる。

【００１９】次に、開閉弁８を再び閉にすると、第１逆
止弁６は同様にただちに閉止状態になり、受液器５が瞬
時に減圧され低圧となり、受液器５内へ放熱器１０の凝
縮過冷却した液冷媒が受液器５内に吸引され、受液器５
が液冷媒で満たされるサイクルを繰り返す。

【００２０】以上の熱搬送運転において、開閉弁８が閉
状態から開成する様に作動させる場合について図３で説
明する。

【００２１】図３において、開閉弁８が開状態から閉状
態に切換った時間ｔ_O と同時に第１逆止弁２１の弁体２
４が自重によりただちに閉止することにより受液器５が
閉塞状態となり、瞬時に受液器５内の減圧が開始するた
め、減圧開始遅れ時間Ｔ_l 'は実用上無くする（Ｔ_l '
＝０）ことができる。

【００２２】従って、開閉弁８の閉時間Ｔ_OFF ' は正味
の減圧時間Ｔ_r だけで良く（Ｔ_OFF' ＝Ｔ_r ）、開閉周
期Ｔ_S ' は大幅に短縮（Ｔ_S ' ＝Ｔ_r ＋Ｔ_ON）できる。
このため、受液器５での液冷媒の吸引・落込み回数の増
加により冷媒循環能力が増大し、冷媒加熱器２での燃焼
量増大させ熱搬送量（暖房に利用の場合は暖房能力）の
大能力化ができる。

【００２３】なお、駆動入力は変化無く、熱搬送だけの
入力としては開閉弁８の入力のみであり経済性は失なわ
れない。

【００２４】そして、第１逆止弁２１の弁体２４が弁座
部２３に当接する閉成状態の時、第１逆止弁２１と受液
器５をＵ型の配管２０で接続するとともに第１逆止弁２
１の他方を気液セパレータ１の下部に接続しているた
め、この第１逆止弁２１およびＵ型の配管は液冷媒で充
満しており、第１逆止弁２１はガス冷媒の漏れを生じる
ことが無く、十分に受液器５を減圧できるため、熱搬送
能力は安定して、最大の能力を常に維持できる。

【００２５】また、本発明の別の実施例として、Ｕ型の
配管を複数組み合わせてトラップを構成し、このＵ型の
配管の気液セパレータに接続した側に第１逆止弁を設け
た場合、あるいは、第１逆止弁を気液セパレータに接続
する替わりに入口管に接続しても、同様の作用を行える
とともに、設計上受液器と気液セパレータの配置が自由
となりコンパクト化、低コスト化が図れる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、冷
媒加熱器、この冷媒加熱器の上方に配置され、入口管と
出口管とで冷媒加熱器と連通する気液セパレータ、開閉
弁および第１逆止弁を介して前記気液セパレータの上方
に配置した受液器を有する熱搬送部と、前記気液セパレ
ータ，放熱器，第２逆止弁および前記受液器を順次接続
した環状の循環路と、前記第１逆止弁と前記受液器をＵ
型の配管で接続するとともに前記第１逆止弁の他方を前
記気液セパレータの下部に接続し、かつ前記第１逆止弁
の弁体は自重により閉止する構成としているので以下の
効果がある。

【００２７】（１）第１逆止弁の弁体が自重によりただ
ちに閉止するため減圧遅れ時間を削除でき、開閉周期を
大幅に短縮できることによる冷媒循環量の増大により熱
搬送量の大能力化ができる。

【００２８】（２）また、駆動入力は変化無く、熱搬送
だけの入力としては開閉弁の入力のみであり経済性は失
なわれない。

【００２９】（３）さらに、開閉弁の閉成時、第１逆止
弁およびＵ型の配管は液冷媒で充満しているため、第１
逆止弁はガス冷媒の漏れを生じることが無く、十分に受
液器を減圧できるため、熱搬送能力は安定して、最大の
能力を常に維持できる。

【００３０】（４）また、Ｕ型の配管を複数組み合わせ
てトラップを構成することにより、設計上受液器と気液
セパレータの配置が自由となりコンパクト化、低コスト
化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の熱搬送装置のシステム構成
図

【図２】本発明の実施例の第１逆止弁の構成図

【図３】本発明の実施例の受液器の減圧特性図

【図４】従来の熱搬送装置のシステム構成図

【図５】従来の熱搬送装置での受液器の減圧特性図

【符号の説明】

１ 気液セパレータ ２ 冷媒加熱器 ５ 受液器 ８ 開閉弁 １０ 放熱器 １２ 第２逆止弁 １８ 熱搬送部 １９ 循環路 ２０ Ｕ型の配管 ２１ 第１逆止弁 ２４ 弁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒加熱器、この冷媒加熱器の上方に配置
   され、入口管と出口管とで前記冷媒加熱器と連通する気
   液セパレータ、開閉弁および第１逆止弁を介して前記気
   液セパレータの上方に配置した受液器を有する熱搬送部
   と、前記気液セパレータ，放熱器，第２逆止弁および前
   記受液器を順次接続した環状の循環路と、前記第１逆止
   弁と前記受液器をＵ型の配管で接続するとともに前記第
   １逆止弁の他方を前記気液セパレータの下部に接続し、
   かつ前記第１逆止弁の弁体は自重により閉止する構成と
   した熱搬送装置。
2. 【請求項２】Ｕ型の配管を複数組み合わせ、前記Ｕ型の
   配管の気液セパレータに接続した側に第１逆止弁を設け
   た請求項１記載の熱搬送装置。